{"id":5527,"date":"2024-06-09T13:06:18","date_gmt":"2024-06-09T11:06:18","guid":{"rendered":"https:\/\/unpopular-truth.com\/?p=5527"},"modified":"2025-08-10T17:09:02","modified_gmt":"2025-08-10T15:09:02","slug":"warum-primaerenergie-immer-noch-koenig-ist","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/unpopular-truth.com\/de\/2024\/06\/09\/warum-primaerenergie-immer-noch-koenig-ist\/","title":{"rendered":"Warum Prim\u00e4renergie immer noch K\u00f6nig ist"},"content":{"rendered":"\t\t
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Unbequeme Wahrheiten Blog<\/a><\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Nr. 6<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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Warum Prim\u00e4renergie <\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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immer noch K\u00f6nig ist<\/span><\/h4>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Dr. Lars Schernikau<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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INHALT<\/h4>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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  1. \u00a0Was ist Prim\u00e4renergie?<\/a><\/li>
  2. Prim\u00e4renergie aus \u201eabgebauten Bodensch\u00e4tzen\u201c vs. Prim\u00e4renergie aus Sonne und Wind<\/a><\/li>
  3. Ben\u00f6tigte Prim\u00e4renergie, um Wind und Sonne nutzbar zu machen<\/a><\/li>
  4. Und nun?<\/a><\/li>
  5. Zusammenfassung<\/a><\/li><\/ol>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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    Viele Ingenieure oder Menschen mit einer Ausbildung oder T\u00e4tigkeit im Energiebereich argumentieren immer wieder, dass die Elektrifizierung von Heizung, Verkehr und Industrie die Energieeffizienz erh\u00f6hen und damit den Prim\u00e4renergieverbrauch senken wird. So prognostiziert<\/a> die IEA in ihrem \u201eNetto-Null-Pfad\u201c eine Verringerung des Prim\u00e4renergieverbrauchs um 10 % bis 2030 und sogar noch mehr bis 2050, und das trotz Bev\u00f6lkerungswachstum und steigendem Lebensstandard, wobei der Energieverbrauch pro Kopf im schnell wachsenden \u201eglobalen S\u00fcden\u201c logischerweise zunimmt.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Geht man von einem Bev\u00f6lkerungswachstum von 25% und einem Pro-Kopf-Energiezuwachs von 20% aus, so w\u00e4re ein Anstieg der Prim\u00e4renergie um etwa 50% bis zum Jahr 2050 realistischer (Abbildung 1). Damit l\u00e4ge die Welt im Jahr 2050 im Durchschnitt etwa auf dem Niveau des heutigen Chinas, weit hinter Europa oder den USA, und es w\u00fcrde dabei davon ausgegangen, dass die Netto-Energieeffizienz bei der \u201eProduktion\u201c und dem \u201eKonsum\u201c von Energie von heute bis 2050 in etwa unver\u00e4ndert bliebe. Warum die Annahme einer konstanten Prim\u00e4renergieeffizienz von einigen und auch mir infrage gestellt wird, versuche ich hier zu erkl\u00e4ren.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Abbildung 1: Prim\u00e4renergie bis heute und Projektion bis 2050.\u00a0Quellen<\/strong>: Schernikau basierend auf Our World in Data nach Vaclav Smil 2017 und Energy Institute Statistical Review of World Energy 2023, (link<\/a>)<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    Elektromotoren sind effizienter als Verbrennungsmotoren, W\u00e4rmepumpen sind effizienter als \u00d6l- oder Gasbrenner. Die Nutzung von Strom zur Erzeugung von Industriew\u00e4rme ist effizienter als die Verbrennung fossiler Brennstoffe. Dies sind nur einige der Argumente, die wir regelm\u00e4\u00dfig h\u00f6ren, auch f\u00fcr Wasserstoff. Und hier scheint der Beweis erbracht: Der Prim\u00e4renergieverbrauch in Deutschland ist in den 20 Jahren der \u201eEnergiewende\u201c um etwa 20% gesunken, w\u00e4hrend sich der Lebensstandard, die Bev\u00f6lkerung und der Stromverbrauch weniger ver\u00e4ndert haben (Abbildung 2).<\/p>


    Es ist richtig, dass ein Elektromotor effizienter ist als ein Verbrennungsmotor,<\/strong><\/em><\/span> warum sonst w\u00fcrden unsere modernen Z\u00fcge elektrisch und nicht mehr mit Dieselmotoren fahren? Es ist auch richtig, dass der \u201eTransport\u201c von Energie von einem Ort zum anderen, um die Temperatur um 1 \u00b0C zu erh\u00f6hen (z. B. vom Boden zu Ihrer elektrischen Heizung mithilfe eines W\u00e4rmetauschers), im Durchschnitt nur etwa ein Drittel der ben\u00f6tigten Energie im Vergleich zur Verbrennung von \u00d6l oder Gas verbraucht. <\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Ich wei\u00df nicht genug \u00fcber Industriew\u00e4rme, um mich dazu zu \u00e4u\u00dfern, also lasse ich das f\u00fcr heute aus.F\u00fcr meine Argumentation hier macht es allerdings auch keinen Unterschied. Die Herstellung und Verwendung von Wasserstoff als Energietr\u00e4ger ist sicherlich NICHT energieeffizient, das steht hoffentlich au\u00dfer Frage.<\/p>


    Warum f\u00fchren die oben genannten energiewirtschaftlichen Fakten \u00fcber Elektromotoren und W\u00e4rmepumpen nicht zu einem geringeren Prim\u00e4renergieverbrauch, sondern ganz im Gegenteil? Warum gibt es ein grundlegendes Missverst\u00e4ndnis dar\u00fcber, wie viel Prim\u00e4renergie ben\u00f6tigt wird, um unser Leben zu f\u00fchren, ob elektrisch oder nicht? Gehen wir der Sache auf den Grund.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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    Abbildung 2: Installierte Kraftwerksleistung in Deutschland, Stromerzeugung, Prim\u00e4renergie.\u00a0 Quellen: Schernikau auf Basis von Fraunhofer, Agora, AG Energiebilanzen. Siehe auch\u00a0www.unpopular-truth.com\/graphs<\/a><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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    1. Was ist Prim\u00e4renergie?<\/li><\/ol>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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      Prim\u00e4renergie ist die in der Natur vorkommende \u201erohe, unverarbeitete Energie\u201c, die wir ihr entnehmen.<\/em> –\u00a0(Lars Schernikau)<\/strong><\/span><\/p>

      Diskussionen \u00fcber die Verwendung des Prim\u00e4renergiema\u00dfstabs sind aufgekommen, da \u201eerneuerbare Energien\u201c wie Wind und Sonne einen gr\u00f6\u00dferen Anteil an der Elektrizit\u00e4t, jedoch einen geringeren Anteil an der Prim\u00e4renergie ausmachen, wie Sie in Abbildung 2 und 3 sehen k\u00f6nnen. Einige \u00d6konomen halten die Prim\u00e4renergie f\u00fcr veraltet und irref\u00fchrend, weil sie der Ansicht sind, dass \u201ePrim\u00e4renergie\u201c aus Sonne und Wind mit geringen Energieverlusten in nutzbaren Strom umgewandelt werden kann.<\/p>

      F\u00fcr diese wichtige Diskussion stellen wir klar, dass weltweit ca. 70.000 TWh Prim\u00e4renergie f\u00fcr die Stromerzeugung verwendet werden (etwa 40 % der Prim\u00e4renergie), was ca. 30.000 TWh nutzbarem Strom entspricht (Abbildung 3). Die Differenz ergibt sich gr\u00f6\u00dftenteils aus der thermischen Umwandlung bzw. dem (Un-)Wirkungsgrad von konventionellen Brennstoffen in Elektrizit\u00e4t in W\u00e4rmekraftwerken. Der Rest geht somit in Form von W\u00e4rme an die Umwelt \u201everloren\u201c.<\/p>

      In Wikipedia hei\u00dft es meines Erachtens richtig: \u201ePrim\u00e4renergie (PE) ist die in der Natur vorkommende Energie, die noch keinem von Menschen durchgef\u00fchrten Umwandlungsprozess unterzogen wurde. Sie umfasst die in Rohstoffen enthaltene Energie und andere Energieformen, einschlie\u00dflich Abf\u00e4lle, die einem System zugef\u00fchrt werden. Prim\u00e4renergie kann nicht-erneuerbar oder erneuerbar sein.“<\/em><\/strong><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Um die Sache noch weiter zu verwirren, gibt es verschiedene Methoden zur Berechnung der Prim\u00e4renergie: die Methode der teilweisen Substitution und die Methode des physikalischen Energiegehalts (siehe Our World In Data<\/a> oder IEA FAQ<\/a>), aber auch dieser Aspekt ist f\u00fcr diese Diskussion hier nicht relevant.<\/p>

      Warum also mache ich so ein Aufheben darum und bezweifle, dass eine \u201eelektrische Welt\u201c, die auf Wind und Sonne (Formen von Prim\u00e4renergie) basiert, weniger Gesamtprim\u00e4renergie ben\u00f6tigen w\u00fcrde, als die IEA und viele andere behaupten?<\/p>

      Erstens<\/strong> behaupte ich, dass die Art und Weise, wie die Prim\u00e4renergie f\u00fcr jedes einzelne Land berechnet wird, zumindest irref\u00fchrend ist, weil sie die au\u00dferhalb des Landes verbrauchte Prim\u00e4renergie au\u00dfer Acht l\u00e4sst! Deshalb sieht man in Deutschland einen – unzutreffenden – R\u00fcckgang des Prim\u00e4renergieverbrauchs.<\/p>

      Zweitens<\/strong> behaupte ich, dass die Art und Weise, wie Wind- und Solarenergie in den Energiestatistiken auftauchen, n\u00e4mlich mit geringen Energieverlusten oder mit geringen Auswirkungen auf die Prim\u00e4renergie, irref\u00fchrend, wenn nicht gar falsch ist. Die Standardinterpretation der ver\u00f6ffentlichten Elektrizit\u00e4ts- und Prim\u00e4renergiedaten, d.h. Wind und Sonne seien prim\u00e4renergieeffizienter, ist einfach nicht mit der Physik und der Energiewirtschaft vereinbar.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Abbildung 3: Die \u201eNutzung\u201c der globalen Prim\u00e4renergie und ihr Vergleich mit der Elektrizit\u00e4t.\u00a0 Quellen: Schernikau auf der Grundlage von IEA, Energy Institute (ex BP), Our World in Data. Siehe auch www.unpopular-truth.com\/graphs<\/a><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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      2. Prim\u00e4renergie aus \u201eabgebauten Bodensch\u00e4tzen\u201c vs. Prim\u00e4renergie aus Sonne und Wind<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      F\u00fcr diese Diskussion lasse ich Wasserkraft und Biomasse au\u00dfen vor. Wasserkraft ist nat\u00fcrlich begrenzt, Biomasse hat ganz andere \u00f6konomische und Umweltauswirkungen, auf die ich hier aufgrund der Zeit und Artikell\u00e4nge nicht eingehen kann. Ich konzentriere mich auf:<\/p>

      a) die so genannte \u201enicht erneuerbare\u201c Energie aus den \u201eabgebauten Brennstoffen\u201c \u00d6l, Kohle, Gas und Uran, die fast 90 % der Prim\u00e4renergie und etwa 70 % der Elektrizit\u00e4t ausmacht, und<\/p>

      b) die so genannte \u201eerneuerbare\u201c Energie aus Sonne und Wind, die angeblich etwa 5 % der Prim\u00e4renergie und 12 % der Elektrizit\u00e4t ausmacht (Abbildung 3).<\/p>

      Um es gleich vorwegzunehmen: \u00d6l, Kohle, Gas und Uran sind \u201eabgebaute Energierohstoffe\u201c, die wir aus dem Boden gewinnen, und logischerweise gibt es eine Grenze f\u00fcr das, was Mutter Erde zur Verf\u00fcgung hat<\/em><\/strong>. <\/em><\/span>Bitte akzeptieren Sie, dass wir \u00fcber diesen Punkt jetzt nicht streiten m\u00fcssen. Auf der Grundlage unseres heutigen Wissens und der Tatsache, dass wir st\u00e4ndig neue Ressourcen finden, sehe ich f\u00fcr die n\u00e4chsten paar hundert Jahre kein Problem. Wenn Sie \u00fcber 50 Jahre alt sind, erinnern Sie sich noch daran, was man Ihnen in der Grundschule dar\u00fcber erz\u00e4hlt hat, wie lange das \u00d6l noch reicht? Vergleichen Sie diese Zahl mit heute.<\/p>

      Damit will ich keineswegs sagen, dass wir uns keine Sorgen \u00fcber die Ersch\u00f6pfung von Rohstoffen machen sollten. Eine solche Ersch\u00f6pfung f\u00fchrt zu h\u00f6heren Kosten und logischerweise zu gr\u00f6\u00dferen Auswirkungen auf die Umwelt, da es schwieriger wird, die Ressourcen zu \u201efinden\u201c und \u201eabzubauen\u201c. Dies l\u00e4sst sich im Alltag der Kraftstoffgewinnung beobachten. Au\u00dferdem sind und bleiben die gef\u00f6rderten Energierohstoffe begrenzt. Wie relevant dies f\u00fcr unser Leben ist, h\u00e4ngt von der gesamten (ich behaupte, weitgehend noch unbekannten) Ressourcenbasis und unserer j\u00e4hrlichen Entnahme ab.<\/p>

      Der derzeitige Energiegehalt der gesamten (heute bekannten) Ressourcen an konventionellen Energierohstoffen bel\u00e4uft sich auf etwa 150 Mio. TWh gegen\u00fcber etwa 160.000 TWh j\u00e4hrlicher F\u00f6rderung (BGR 2023<\/a>). Wenn sich diese Zahlen nicht \u00e4ndern und wirklich nur 150 Mio. TWh konventionelle Brennstoffe im Boden vorhanden sind, und wenn wir sie \u00f6konomisch abbauen k\u00f6nnten, bleiben uns bei den derzeitigen F\u00f6rderraten noch etwa 900 Jahre \u201egef\u00f6rderte Energierohstoffe\u201c, bevor die Lichter ausgehen<\/em><\/strong>. <\/strong><\/span>Ich verstehe, dass das sehr viel zu sein scheint, mehr als Sie vielleicht dachten, aber ich lade Sie ein, die Zahlen zu pr\u00fcfen. Ich spreche von Ressourcen, nicht Reserven.<\/p>

      Die Prim\u00e4renergie von Energierohstoffen wie \u00d6l, Kohle oder Gas wird durch ihre \u201einh\u00e4rente\u201c Energie oder ihren Heizwert oder Verbrennungswert gemessen, normalerweise in kcal\/kg oder btu oder etwas \u00c4hnlichem. Diese in den \u201egef\u00f6rderten Energierohstoffen\u201c enthaltene Prim\u00e4renergie ist in der Natur \u201efrei\u201c verf\u00fcgbar, erfordert aber einen betr\u00e4chtlichen Aufwand<\/p>

      a)<\/em><\/strong> dem Boden entnommen, aufbereitet und transportiert zu werden, und<\/p>

      b)<\/em><\/strong> durch Verbrennung in nutzbaren, wertvollen Strom \u201eumgewandelt\u201c zu werden. Alles f\u00fchrt zu einem \u201eEnergieverlust\u201c, da die Entropie jedes Mal zunimmt, wenn wir Energie nutzen oder speichern.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Was die so genannte \u201eerneuerbare\u201c Energie aus Sonne und Wind betrifft, w\u00fcrde ich in der Tat zustimmen, dass wir \u201efast\u201c unbegrenzte Energie aus der Sonne und vielleicht etwas begrenztere Energie aus dem Wind haben. Die Windkraft als globale Energiequelle wird auf 45 bis 100 TW gesch\u00e4tzt (Adams und Keith 2013). Dem stehen weniger als 9 TW der derzeit weltweit installierten Kapazit\u00e4t aller Arten von Strom gegen\u00fcber, also ist alles gut? Vielleicht nicht!<\/p>

      Wir wissen, dass auch hier der 1. Hauptsatz der Thermodynamik gilt: Energie geht nie verloren, sie wird nur von einer Form in eine andere \u201everschoben\u201c oder \u201e\u00fcbertragen\u201c<\/em><\/strong>.<\/em> <\/span>Wenn wir also Wind aus der Luft \u201enehmen\u201c, um ihn in Strom umzuwandeln, verlangsamen wir nat\u00fcrlich die Windgeschwindigkeit. Diese Windgeschwindigkeiten werden mit der Zeit wieder \u201eaufgef\u00fcllt\u201c, und die Energier\u00fcckgewinnungsrate ERR f\u00fcr Wind besagt, dass etwa 1 bis maximal 2 MW\/km\u00b2 f\u00fcr die \u201eerneuerbare\u201c Nutzung durch den Menschen zur Verf\u00fcgung stehen, andernfalls h\u00f6rt der Wind auf zu wehen (Smith und Schernikau 2023<\/a> f\u00fcr weitere Einzelheiten und Quellen von Dritten). Heute wird vielfach viel \u201edichter\u201c gebaut, auch hier mit Konsequenzen. Diese geringe \u201eLeistungsdichte\u201c des Windes hat, wie Sie sehen werden, eine prim\u00e4renergetische Konsequenz. Wenn wir von \u201eEnergieverlusten\u201c sprechen, \u201everlieren\u201c wir nat\u00fcrlich keine Energie, sondern wandeln lediglich die urspr\u00fcnglich \u201en\u00fctzliche\u201c Energie in \u201enutzlose\u201c Energie aufgrund stetig steigender Entropie um<\/em><\/strong>.<\/span> Diese W\u00e4rmenergie erw\u00e4rmt schlie\u00dflich die Welt um uns herum.<\/p>

      Die Leistungsdichte der Sonne pro m\u00b2 ist ebenfalls von Natur aus begrenzt, nicht nur durch a) die L\u00e4nge der N\u00e4chte oder die Bew\u00f6lkung, sondern auch b) durch die Sonneneinstrahlung oder die \u201eKraft der Sonne, die auf Ihren Kopf scheint\u201c. Es macht einen Unterschied, ob Sie mittags in Arizona oder in Nordkanada in der hellen Hochsommersonne stehen. Auch diese geringe Leistungsdichte von etwa 5.000 bis 10.000 kWh pro installiertem kW pro Jahr in Deutschland im Vergleich zu Arizona (Global Solar Atlas<\/a>) hat eine direkte Auswirkung auf die Prim\u00e4renergie.<\/p>

      Sie werden nun hoffentlich zustimmen, dass es Energie, Rohstoffe, Land und Geld bedarf, um a) die \u201efreie\u201c Energie aus der Natur zu gewinnen, ob sie nun \u201eerneuerbar\u201c ist oder nicht, und b) die \u201egewonnene Energie\u201c f\u00fcr den Endverbraucher in Form einer verbrauchbaren kWh oder W\u00e4rme nutzbar<\/em><\/strong><\/span> zu machen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Dies ist f\u00fcr die Energiediskussion von grundlegender Bedeutung:<\/strong><\/p>

      W\u00e4hrend die Prim\u00e4renergie f\u00fcr uns kostenlos ist (abgebaut oder \u201eerneuerbar\u201c), m\u00fcssen wir immer Energie, Rohstoffe, Land und Geld aufwenden, um (a) diese Energie zu gewinnen und (b) sie f\u00fcr die Endnutzung zu verarbeiten.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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      3. Ben\u00f6tigte Prim\u00e4renergie, um Wind und Sonne nutzbar zu machen<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Es mag Sie \u00fcberraschen, dass bei der Berechnung der Prim\u00e4renergie in Deutschland davon ausgegangen wird, dass nahezu 100% des aus Sonne oder Wind \u201egeernteten\u201c oder gewonnenen Stroms in nutzbaren Strom f\u00fcr den Verbraucher umgewandelt wird. So tauchen in Deutschland im Jahr 2022 fast 200 TWh Prim\u00e4renergie aus Wind und Sonne als etwa 190 TWh verbrauchbarer Strom in der Statistik auf (AGEB Jahresbericht<\/a>, S. 43). Bei der Kernenergie entsprechen 105 TWh Prim\u00e4renergie aus Kernenergie etwa 35 TWh verbrauchtem Strom.<\/p>

      Erkennen Sie den Trugschluss? Hatten wir uns nicht gerade im vorherigen Abschnitt darauf \u201egeeinigt\u201c, dass wir die Energie einbeziehen m\u00fcssen, um a) die Energie aus der Natur zu gewinnen und b) die \u201egewonnene Energie\u201c f\u00fcr die Endnutzung durch den Verbraucher nutzbar zu machen?<\/em><\/strong><\/span> Eigenartigerweise haben wir b)<\/strong> im Gasbeispiel mit einbezogen, aber weder a)<\/strong> noch b)<\/strong> im Sonnen- oder Windbeispiel. Was ist hier falsch gelaufen?<\/p>

      a) Energie zur Gewinnung der Energie aus der Natur<\/strong>:<\/span> Bleiben wir bei Solar und Gas in Deutschland, um den Punkt zu illustrieren. Die ben\u00f6tigte Prim\u00e4renergie, um Solarenergie aus der Natur zu gewinnen, finden Sie gr\u00f6\u00dftenteils in den Statistiken Chinas wieder. 80-90% der Wertsch\u00f6pfungskette f\u00fcr Solarmodule ist in oder um China angesiedelt. Die W\u00e4rme und der Strom, die f\u00fcr die Herstellung von Polysilizium, Glas, Aluminium, Kupfer, Chemikalien und Stahl f\u00fcr die Montagekonstruktion ben\u00f6tigt werden, basieren gr\u00f6\u00dftenteils auf Kohle und werden ebenfalls gr\u00f6\u00dftenteils, aber nicht nur, in den Statistiken Chinas ausgewiesen. Ich habe einen ganzen Blogeintrag<\/a> zu diesem Thema verfasst (Coal\u2019s importance for Solar panel manufacturing<\/em>; in deutscher \u00dcbersetzung hier<\/a>) und eine neue, noch unver\u00f6ffentlichte wissenschaftliche Arbeit ist in Arbeit (Mariutti und Schernikau 2024).<\/p>

      Das Gleiche gilt nat\u00fcrlich f\u00fcr den Bau eines Gaskraftwerks, auch dieser Aufwand muss ber\u00fccksichtigt werden (was in Deutschland derzeit nicht der Fall ist). Das Gas selbst ist in der deutschen Statistik aber einkalkuliert. Sie werden es vielleicht ahnen, dass die geringe Energiedichte von Solarenergie (und Windkraft) bedeutet, dass viel mehr Land f\u00fcr Solarenergie ben\u00f6tigt wird, aber auch, dass viel mehr Tonnen an Rohstoffen und damit Energie ben\u00f6tigt werden, um die installierte Kapazit\u00e4t von Solar- oder Windenergie im Vergleich zu Gas, Kohle oder Kernkraft bereitzustellen (Abbildung 4).<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Abbildung 4: Ausgew\u00e4hlte Materialien, die je nach Stromerzeugungstechnologie ben\u00f6tigt werden.\u00a0 Quelle: Schernikau auf der Grundlage von Daten des Department of Energy DOE, USA. Siehe auch www.unpopular-truth.com\/graphs<\/a><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      b) Energie, um die \u201egewonnene Energie\u201c f\u00fcr die Nutzung durch den Verbraucher nutzbar zu machen:<\/strong><\/span><\/em> Die Energie, um die Solarenergie f\u00fcr den Endverbrauch wirklich \u201enutzbar\u201c zu machen, ist eine weitere, komplexere Frage, die sich von der des Gases unterscheidet, da man bei Gas den Wirkungsgrad des Kraftwerks \u201eeinfach\u201c sch\u00e4tzen k\u00f6nnte, um eine grobe Zahl zu erhalten.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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      Man darf jedoch nicht vergessen, dass Strom aus Sonnenkollektoren f\u00fcr den \u201enormalen\u201c Gebrauch im Stromnetz einen geringeren Wert hat, da er unstetig, unzuverl\u00e4ssig und somit unvorhersehbar ist, zumindest auf Versorgungsebene. Um eine kWh aus Sonnenenergie im Stromnetz wirklich nutzbar zu machen, sind zus\u00e4tzliche Anlagen erforderlich (alle im Vergleich zu einem einzigen Gaskraftwerk):<\/p>

      1. Ein gro\u00dfer \u00dcberbau von Solarmodulen<\/em><\/strong>,<\/span> um niedrige nat\u00fcrliche Kapazit\u00e4tsfaktoren auszugleichen (10 bis 11% in Deutschland, 25 % in Kalifornien) + \u00dcberbauung, um Speicher zu \u201eladen\u201c + \u00dcberbauung, um Energie-\u201eVerluste\u201c zu ber\u00fccksichtigen, die nicht nur f\u00fcr die Speicherung, sondern auch f\u00fcr die Aufbereitung, den Ausgleich und die \u00dcbertragung erforderlich sind.<\/li>
      2. Kurzzeit-Energiespeicherung<\/em><\/strong><\/span> (z.B. Batterien?) zum Ausgleich kurzfristiger Tagesschwankungen.<\/li>
      3. Langfristige Energiespeicherung<\/em><\/strong><\/span> (z.B. Wasserstoff?) zur \u00dcberbr\u00fcckung von Tagen oder sogar Wochen ohne \u201enutzbare\u201c Sonneneinstrahlung, auch saisonale Speicherung genannt.<\/li>
      4. Ein thermisches Kraftwerk in Bereitschaft<\/em><\/strong><\/span> f\u00fcr schlechte Zeiten, zumindest derzeit in den Pl\u00e4nen Deutschlands enthalten.<\/li>
      5. Eine viel komplexere und gr\u00f6\u00dfere Netzintegration<\/em><\/strong><\/span> und \u00dcbertragungsinfrastruktur, um den Solarstrom in das Netz zu integrieren.<\/li><\/ol>

        Mir ist zwar klar, dass nicht immer alle 5 Punkte erforderlich sind, aber im Versorgungsbereich oder im Netzbereich sind sie oft erforderlich und werden eingeplant. Diese 5 Punkte werden umso wichtiger, je mehr Wind- und Sonnenenergie im System vorhanden ist.<\/p>

        M\u00fcsste man also nicht die Prim\u00e4renergie mit einbeziehen, die f\u00fcr alle oben genannten 5 Punkte ben\u00f6tigt wird, um die gewonnene Sonnenenergie f\u00fcr den Endverbraucher \u201enutzbar\u201c zu machen? W\u00e4ren die Zahlen dann nicht vergleichbar mit denen eines Gas- oder Kohlekraftwerks? Wir nennen solche \u201enutzbare\u201c Energie \u201eabschaltbare\u201c Energie oder \u201efeste\u201c Energie, d.h. Energie, die bei Bedarf zur Verf\u00fcgung steht<\/em><\/strong>,<\/em> <\/span>und nicht nur dann, wenn die Natur sie bereitstellen kann.<\/p>

        Gas-, Kohle- und gr\u00f6\u00dftenteils auch Kernkraftwerke ben\u00f6tigen diese 5 Systeme nicht, da sie von Natur aus weitgehend regelbar sind (weniger bei der Standard-Kernkraft, aber die Grundlast der Kernkraft hat eine ganz andere Qualit\u00e4t und einen anderen Wert als intermittierender Wind- und Solarstrom). Es gibt gen\u00fcgend energiewirtschaftliche Literatur, die auch beweist, dass jede zus\u00e4tzliche kWh Solar- oder Windenergie ab einem bestimmten, relativ geringen Durchdringungsgrad weniger Wert hat als die vorherige (z.B. Hirth<\/a> 2013). Somit steigen die Gesamtkosten f\u00fcr Strom mit jedem zus\u00e4tzlichen Solarpanel oder Windrad im System<\/em><\/strong>.<\/strong><\/span><\/p>

        Die ben\u00f6tigte Prim\u00e4renergie, um die gewonnene Solarenergie wirklich nutzbar zu machen, wird sicherlich in keiner Statistik eines einzelnen Landes erfasst, wohl aber in dem Land, in dem all diese Anlagen hergestellt oder produziert werden. Auch die graue Energie (embodied energy) f\u00fcr alle ben\u00f6tigten Rohstoffe und Materialien m\u00fcsste mit einbezogen werden und wird irgendwo auf der Welt erfasst<\/em><\/strong>,<\/span> aber nicht in Deutschland. (man denke an Eisenerz, Kalkstein f\u00fcr Zement, Kupfererz, Lithiumerz, Nickelerz, Bauxit, Roh\u00f6l und vieles mehr).<\/p>

        Das bedeutet, dass die Prim\u00e4renergie, die Wind und Solarstrom zugerechnet wird zu gering ausgewiesen ist und logischerweise damit die Prim\u00e4renergie, die nutzbarer Kohle-, Gas-, oder \u00d6lenergie zugerechnet wird zu hoch ist.<\/strong><\/em><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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        4. Und nun?<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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        Fassen wir zusammen. Wir wissen, dass der Anteil der Sonnen- und Windenergie an der Prim\u00e4renergie derzeit stark untersch\u00e4tzt wird, da davon ausgegangen wird, dass fast 100 % der prim\u00e4ren Sonnen- und Windenergie in nutzbaren Strom umgewandelt werden. Die wahren Energie- und Rohstoffauswirkungen von Wind und Sonne sind in der Kohle-, \u00d6l- und Gas-Prim\u00e4renergie \u201eversteckt\u201c, die ben\u00f6tigt wird, um a) die Sonnen- und Windenergie zu gewinnen und b) den erzeugten Strom f\u00fcr den Verbraucher wirklich nutzbar zu machen<\/em><\/strong>.<\/strong><\/span> Die gleiche \u201eFalschaussage\u201c gilt auch f\u00fcr genutzte Energie aus Kohle, Gas oder \u00d6l. Jedoch sinddie Auswirkungen wesentlich geringer, da der Brennstoffverbrauch bedeutender ist als die Investitionsg\u00fcter und der zus\u00e4tzliche Bedarf f\u00fcr \u00dcberbauung, Speicherung und \u00dcbertragung entweder nicht vorhanden oder viel geringer ist (man erinnere sich an die Liste der 5 Systeme). Au\u00dferdem ist die Leistungs- oder Energiedichte pro m\u00b2 bei konventionellen Brennstoffen viel h\u00f6her, so dass weitaus weniger Ausr\u00fcstung erforderlich ist, um der Anforderung gerecht zu werden.<\/p>

        Jede Windturbine und jedes Solarmodul bringen also eine Menge Ballast mit sich, der in den Statistiken nicht ausgewiesen wird. Auf globaler Ebene werden Sie sehen, wie die Prim\u00e4renergie mit mehr Wind- und Solarenergie w\u00e4chst. Tats\u00e4chlich ist die Netto-Energieeffizienz (eROI) von Wind- und Solarenergie unter Ber\u00fccksichtigung des gesamten Systems, um den Strom wirklich nutzbar zu machen, viel niedriger als die von Kohle, Gas oder Kernkraft. Daher kann man davon ausgehen, dass die Prim\u00e4renergie mit zunehmender Wind- und Solardurchdringung schneller steigt. Dies wird durch den \u201ewahren EROI des Gesamtsystems\u201c diktiert, der bei Wind- und Solarenergie niedriger ist als bei konventionellen Energiesystemen. Auch hier arbeiten wir an einer akademischen Grundlagenstudie, die dies zeigt.\u00a0 Einen Top-Down-Blick gibt es hier<\/a> bei Schernikau, Smith und Falcon 2022 \u201eFull Cost of Electricity \u201aFCOE\u2018 and Energy Returns \u201aeROI\u2018\u201c.<\/em><\/strong><\/span><\/p>

        Zum Argument des Elektrofahrzeugs. Ja, ein Elektromotor ist effizienter als ein Verbrennungsmotor, wenn man ihn direkt ohne den ehrlichen Lebenszyklus vergleicht. Aber die Versorgung des Elektroautos mit Wind- und Sonnenenergie bedeutet, dass das Elektroauto all die oben genannten Nachteile mit sich bringt und der Vorteil des Elektromotors selbst \u201everloren\u201c geht (was bei einem mit Kohle, Gas oder Kernkraft betriebenen Elektrozug nicht der Fall ist). Hinzu kommt das Batterieproblem, die gesamte Prim\u00e4renergie f\u00fcr die Herstellung der Batterie (die ein elektrischer Zug nicht ben\u00f6tigt), die – einmal hergestellt – immer noch aus dem Netz geladen werden muss. Daher werden Elektrofahrzeuge im gro\u00dfen Ma\u00dfstab die Prim\u00e4renergie nicht reduzieren<\/em><\/strong>. <\/em><\/span>Elektrofahrzeuge k\u00f6nnen f\u00fcr bestimmte Anwendungen, wie z.B. den gewerblichen Kurzstreckenverkehr in oder um St\u00e4dte, durchaus sinnvoll sein, aber ich habe diese Berechnungen nicht durchgef\u00fchrt, daher ist dies nur eine Vermutung. Hier lassen wir aber die praktische Unverk\u00e4uflichkeit von E-Fahrzeugen aufgrund der geringen Lebensdauer der Batterie au\u00dfer Acht.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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        Das Gleiche gilt nun auch f\u00fcr die W\u00e4rmepumpe. Jede W\u00e4rmepumpe ben\u00f6tigt Strom, was bei einer Gas- oder \u00d6lheizung nicht der Fall ist, oder nur in sehr geringem Ma\u00dfe. Logischerweise, so wird uns gesagt, sollte der Strom \u201eerneuerbar\u201c sein, also gr\u00f6\u00dftenteils aus Wind- oder Solaranlagen stammen. Die durch die Technologie der W\u00e4rmepumpe gewonnene Effizienz geht durch die Ineffizienz der Wind- und Solar- oder konventionellen Systeme verloren. Hinzu kommt das Problem, dass eine W\u00e4rmepumpe an Effizienz verliert, je k\u00e4lter es wird (ihre Leistungszahl, COP, sinkt).<\/p>

        Im Winter, wenn wirklich geheizt werden muss, ben\u00f6tigen Sie also mehr Strom. Nicht nur, weil es k\u00e4lter ist, sondern auch weil der Wirkungsgrad der W\u00e4rmepumpe sinkt. Denken Sie daran, dass der Winter die Zeit ist, in der die Sonnenenergie knapp ist. In dicht besiedelten St\u00e4dten sind W\u00e4rmepumpen ohnehin ein Mythos. Wie dem auch sei, W\u00e4rmepumpen sind gro\u00dfartig. Unsere Familie nutzt sie seit Jahrzehnten wegen des Kostenvorteils und da Strom sicher verf\u00fcgbar war, auch im Winter. Aber glauben Sie nicht, dass ein wind- und solarbetriebenes W\u00e4rmepumpensystem die Prim\u00e4renergie reduziert, das tut es nicht!<\/em><\/strong><\/span><\/p>

        Dass ein \u201ewasserstoffbasiertes\u201c industrielles System NICHT prim\u00e4renergieeffizient ist, sondern das genaue Gegenteil, liegt auf der Hand, sodass ich nicht daf\u00fcr pl\u00e4dieren werde. Lassen Sie mich stattdessen einfach Osburg,, den Vorsitzenden von Thyssen Krupp Steel <\/em>zitieren<\/a>: Deutschland: <\/em>\u201eDie Umstellung auf Klimaneutralit\u00e4t [mit H2<\/sub>] wird den Strombedarf allein in unserem Duisburger Werk von 4,5 TWh auf 45 TWh verzehnfachen\u201c<\/strong><\/em>.<\/em><\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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        Ein erheblicher Teil der Kohle-, Gas- und \u00d6l-Prim\u00e4renergie in der globalen Statistik muss dem Wind- und Solarstrom zugerechnet werden.<\/strong><\/p>

        Diese Brennstoffe werden ben\u00f6tigt, um a) die Wind- und Solarenergie zu gewinnen und b) die Wind- und Solarenergie durch Hilfssysteme wie z. B. Speicherung\/Backup und Netzintegration oder -\u00fcbertragung wirklich nutzbar zu machen.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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        5. Zusammenfassung<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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        Wir haben nun festgestellt, was die Prim\u00e4renergieprobleme sind und warum es ein Fehler ist, anzunehmen, dass eine elektrische Welt, die weitgehend, aber nicht nur auf Wind- und Solarenergie basiert, global gesehen zu weniger Prim\u00e4renergie f\u00fchren wird. Parallel dazu haben wir logischerweise auch einen Teil der Gr\u00fcnde erl\u00e4utert, warum Wind- und Solarenergie die teuerste und am wenigsten energie- und rohstoffeffiziente Art der \u201en\u00fctzlichen\u201c Stromerzeugung ist<\/em><\/strong>.<\/strong><\/span><\/p>

        Denken Sie daran, dass diese Aussage nicht politisch ist und uns nicht daran hindert, alles in unserer Macht Stehende zu tun, um die Umweltauswirkungen unserer Energiesysteme zu minimieren. Die Aussage beruht einfach auf physikalischen und tats\u00e4chlichen Gegebenheiten und l\u00e4sst sich leicht am Beispiel Deutschlands veranschaulichen.<\/p>

        Die wahren finanziellen Kosten der sogenannten \u201eEnergiewende\u201c \u00fcbersteigen \u2013 wegen all der erforderlichen Hilfssysteme \u2013 bei weitem alle bisherigen Sch\u00e4tzungen. W\u00fcrden Wind- und Solarenergie Energie sparen, eine kosteng\u00fcnstige L\u00f6sung darstellen und wirklich zu 100 % effizient sein, dann h\u00e4tten wir nat\u00fcrlich keinen Streit und Deutschland h\u00e4tte nicht die h\u00f6chsten Strompreise aller Industrienationen. Die deutsche Wirtschaft w\u00fcrde mit kosteng\u00fcnstiger und zuverl\u00e4ssiger Energie florieren, aber nichts davon ist der Fall (Bloomberg<\/a> Feb 2024: Germany’s Days as an Industrial Superpower Are Coming to an End<\/em>).<\/p>

        Das wichtigste Ergebnis f\u00fcr heute ist somit, dass die globale Prim\u00e4renergie aus drei Gr\u00fcnden zunehmen und nicht abnehmen wird:<\/p>

        1. Zunahme der Bev\u00f6lkerung,<\/li>
        2. Anstieg des Pro-Kopf-Energieverbrauchs, da der \u201eglobale S\u00fcden\u201c aufholt, und<\/li>
        3. R\u00fcckgang der \u201ePrim\u00e4renergieeffizienz\u201c zur Stromerzeugung, solange der Anteil von Wind- und Sonnenenergie im Netzsystem steigt<\/em><\/strong><\/span><\/li><\/ol>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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          Ich stimme zu und verstehe voll und ganz, dass es auch Verbesserungen bei der \u201ePrim\u00e4renergieeffizienz\u201c durch Technologie und Innovation geben wird. Die gro\u00dfen Verbesserungen konzentrieren sich jedoch auf den \u201eEnergieverbrauch\u201c. Das Jevons-Paradoxon besagt, dass neue Energienutzungen Effizienzverbesserungen ausgleichen. Man denke nur an die aufkommende k\u00fcnstliche Intelligenz, Rechenzentren, Raumfahrt, terrestrische Reisen und vieles mehr. Der springende Punkt ist hier die Verringerung der Prim\u00e4renergieeffizienz bei der \u201eEnergieerzeugung\u201c.<\/p>

          Mein Vorschlag lautet nach wie vor: INVESTIEREN wir in konventionelle Energiesysteme statt aus diesen AUSZUSTEIGEN<\/em><\/strong>,<\/em><\/span> um die wirtschaftliche und \u00f6kologische Produktivit\u00e4t weiter zu verbessern und einen wirklich positiven Unterschied f\u00fcr die wachsende Bev\u00f6lkerung zu machen, indem Sie erschwingliche und zuverl\u00e4ssige Energie mit den geringsten Umweltauswirkungen bereitstellen. Parallel dazu m\u00fcssen wir mehr in Forschung und Entwicklung investieren, um langfristig die Abh\u00e4ngigkeit von unzureichender \u201efossiler\u201c Energie zu reduzieren und diese mit energieeffizienteren Formen ersetzen zu k\u00f6nnen.<\/p>

          Logischerweise bleibt \u201eNet Zero anything\u201c bestenfalls Wunschdenken.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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          \u00dcbersetzt von Christian Freuer<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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